مدل‌ سه ‌بعدی توسعه داده شده برای استخراج رابطه دبی - اشل در مقاطع مرکب چند سیلابدشتی مستقیم

در زمان سیلاب معمولاً مقطع اصلی رودخانه پر شده و آب وارد دشت‌های سیلابی می‌شود. در این شرایط رودخانه به شکل مقطع مرکب ظاهر می‌شود. بعضی از رودخانه‌ها بر حسب شرایط هندسی و ارتفاعی ممکن است بیش از یک دشت سیلاب در طرفین مقطع اصلی داشته باشند که به این مقاطع، کانال مرکب چند‌سیلابدشتی گفته می‌شود. این کانال‌ها ظرفیت انتقال دبی جریان بیشتری از کانالهای ساده و مرکب دارند. در این مقاله با استفاده از توسعه یک مدل سه‌بعدی در محیط برنامه c به کمک حل عددی معادلات ناویر-استوکس به روش حجم محدود و الگوی کوییک، جنبه‌های هیدرولیکی متفاوتی از این مقاطع شامل الگوی سه‌بعدی جریان، توزیع عرضی سرعت، جریان‌های ثانویه، انرژی آشفتگی و نیز رابطه دبی-اشل مدل‌سازی شده است. برای واسنجی این مدل ریاضی از داده‌های آزمایشگاهی singh (2021) در یک کانال با مقطع مرکب مستطیلی سه‌پله‌ای نامتقارن استفاده شد. مقایسه کانتورهای هم‌سرعت محاسباتی و مشاهداتی نشان داد که در هر دو حالت، حداکثر سرعت جریان در میانه مقطع اصلی و متمایل به جداره سمت راست آن، در فاصله‌ای دورتر از کف کانال و نزدیک به سطح آب رخ داده است. دقت نتایج محاسباتی پروفیل عرضی مولفه سرعت در جهت جریان در مقطع اصلی و سیلابدشت‌ها (به ویژه سیلابدشت دوم) قابل قبول است، اما در محدوده مرز تماس مقطع اصلی با سیلابدشت اول خطای مدل‌سازی نسبتاً زیاد است. مدل‌سازی رابطه دبی-اشل این کانال به کمک مدل ریاضی دارای خطای متوسط حدود 3.9 درصد و حداکثر خطای 6.2 درصد می‌باشد.

developed three-dimensional model for extracting stage-discharge relationship in straight multi-stage compound channels

introduction: in natural rivers and some urban channels, flood events often cause water to overflow from the main channel into adjacent floodplains, creating structures known as compound channels. these floodplains may display symmetrical or asymmetrical patterns. depending on factors like geometry, lateral slope, and elevation differences, multiple floodplains can develop on either side of the main channel, forming what are called multi-stage compound channels. compared to simpler, classic compound channels, multi-stage versions not only enhance flow conveyance capabilities but also offer opportunities for recreational use or landscape improvement in urban areas.historically, the analysis of flow parameters and the calculation of conveyance capacities in compound channels relied on traditional methods such as divided channel techniques and flow resistance equations, including manning's, chezy's, and darcy-weisbach. however, these methods often overlooked the momentum exchange between the main channel and floodplains and the effects of secondary flows, leading to overestimations of flow rates. sellin's pivotal 1964 study recognized these interactions, setting a foundation for refining existing methodologies. despite their significance, multi-stage compound channels have received relatively scant attention in scientific research compared to classic compound channels.